Materiales granulares
Se entiende por material granular un amplio espectro de sistemas conformados por materia no consolidada ‘los granos’ embebidos en una fase fluida. En caso que esta última fase sea aire se los denominan sistemas granulares secos.
Los granos pueden tener tamaños que van desde una escala microscópica (del orden del micrón, por ej. diversos polvos) hasta una escala macroscópica (del orden del km, por ej. iceberg, fragmentos que componen pequeños cuerpos del sistema solar). En una escala intermedia (mesoscópica) con granos con tamaños típicos que rondan el orden del cm, por ejemplo: carbón, alimento balanceado, arenas, café, soja, maíz, cereales, pellets etc.
Cabe aclarar que según la escala espacial en que puedan clasificarse presentaran comportamientos distintos.
Actualmente me interesa estudiar experimentales sistemas granulares mesoscópicos.
Estos sistemas se puedan comportar como:
* sólidos: formando pilas,
*líquidos: tomando la forma del recipiente que los contenga;
*gases se puedan poner en suspensión
Sin embargo, las teorías actuales para estos estados no resultan directamente extrapolables para describir el comportamiento granular y su estudio resulta difícil ya que estos sistemas son altamente disipativos debido al rozamiento y a colisiones inelásticas entre los granos y de estos con su entorno.
Resulta de gran interés la comprensión de los sistemas granulares ya que estos tienen gran trascendencia a nivel industrial debido a su presencia en diferentes procesos tecnológicos: la manipulación, transporte, almacenamiento, acopio, mezcla y empaquetamiento de polvos, piedras, combustibles sólidos, sales, granos y semillas son prácticas comunes en las industrias farmacéutica, cosmética, de construcción, papelera y agroalimenticia entre otras. En particular, aproximadamente la mitad de los productos y al menos tres cuartos de las materias primas se presentan en forma granular [1,2]. A su vez, aproximadamente 40% del valor agregado de los productos se asocia a la tecnología aplicada al acondicionamiento de granos y polvos [3, 4] y su tratamiento moviliza el 10% de los recursos energéticos del planeta [5]. Por esto, últimamente la industria le ha dado más importancia buscando optimizar los métodos utilizados para su manejo, mezcla, transporte y almacenamiento. Resulta evidente que aún una pequeña mejora en la eficiencia en la manipulación de estos materiales tendrá un impacto económico significativo.
[1] Nedderman, R.M., Statics and Kinematics of Granular Materials, Cambridge University Press, 1992.
[2] Bates L. The need for industrial education in bulk technology, Bulk Solids Handl., 26, 464-473, (2006).
[3] Ennis B.J., Green J., Davies R. The legacy of neglect in the U.S. Chem. Eng. Prog., Vol. 90, No. 4, 32-43, 1994.
[4] Knowlton, T.M., Carson, J.W., Klinzing, G.E., Yang, W-C. The importance of storage, transfer, and collection. Chem. Eng. Prog., Vol. 90, No. 4, pp. 44-54, 1994.
[5] Duran J. Sables, Poudres et Grains. Ed. Eyrolles, ISBN 2-212-05831-4, 1997.